外源水溶性镉在红壤中的迁移和形态转化

[目的]为污染土壤的控制和修复治理提供科学依据。[方法]采用实验室土柱法,研究外源水溶性镉在红壤中的迁移和形态转化。[结果]在非饱和水分条件下,外源水溶性镉进入红壤90 d后并未向15～30 cm土层迁移,而是集中在0～15 cm层次;外源水溶性镉进入红壤(0～15 cm)30 d后水溶态镉迅速向其他形态转化,其形态分布以交换态为主,其次为残渣态、铁锰氧化物态、水溶态、碳酸盐结合态、有机结合态。在其后的60 d内,外源Cd各形态的百分比随时间的变化幅度较小,其中交换态镉分别占总量的76.55%和72.31%。[结论]绝大部分外源Cd进入红壤90 d后未转化为相对稳定的形态,对土壤—植物系统的污染存在着潜在的危害。红壤对外源水溶性镉的吸附主要通过离子交换和络合作用。     

外源水溶性Cd在棕壤中的迁移和形态转化

采用实验室土柱法研究了外源水溶性Cd在棕壤中的迁移和形态转化。结果表明,在非饱和水分条件下,外源水溶性Cd进入棕壤90d后并未向15～30cm土层迁移,而是集中在0～15cm层次;外源水溶性Cd进入棕壤(0～15cm)30d后水溶态Cd迅速向其他形态转化,其形态分布主要以交换态(65.57%)为主,其次为残渣态(24.92%)、碳酸盐结合态(6.23%)、铁锰氧化物态(2.46%)、水溶态(0.82%),有机结合态未检出。在其后的60d里,外源Cd各形态的百分比随时间变化的幅度较小,其中交换态分别占总量的60.59%和67.03%,说明外源Cd进入棕壤90d后绝大部分还未转化为相对稳定的形态,对土壤-植物系统的污染存在着潜在的危害。棕壤(0～15cm)对外源水溶性Cd的吸附主要通过离子交换和络合(或螯合)作用。     

外源铅在红壤中的迁移和形态转化

[目的]为污染土壤的控制和修复治理提供科学依据。[方法]采用实验室土柱法,研究外源铅在红壤中的迁移和形态转化。[结果]在水分不饱和条件下,外源水溶性铅进入红壤90 d后并未向15～30 cm土层迁移,而是集中在0～15 cm层次;外源水溶性铅进入红壤(0～15 cm)30 d后水溶态迅速向其他形态转化,其形态分布主要以交换态为主,其次为铁锰氧化物态、残渣态、碳酸盐结合态、有机结合态(未检出)。[结论]外源铅进入红壤90 d后绝大部分还未转化为相对稳定的形态,对土壤—植物系统的污染存在着潜在的危害。红壤(0～15 cm)对外源铅的吸附主要通过离子交换和络合(或螯合)作用。     

不同母质类型红壤的镉吸附及其形态转化特征

为探明红壤的镉吸附能力及吸附态镉的赋存形态和分配比例,丰富红壤重金属镉污染的理论基础,为红壤镉污染的修复治理提供科学依据,采用恒温培养试验的方法,研究了湘南丘岗区3种典型母质类型红壤的镉吸附和转化特征。结果表明:3种母质类型红壤对外源有效态镉均有较高的吸附容量。其中,以板岩风化物发育的红壤最高,第四纪红土母质发育的红壤次之,而石灰岩风化物发育的红壤相对较低。红壤对外源有效态Cd的吸附是一个快速的反应过程,交换及碳酸盐结合态镉在培养2~12h即达到平衡,随后向不同镉形态转化,约168h后趋于稳定。从红壤吸附态镉的形态分布看,交换及碳酸盐结合态镉是土壤吸附态镉的主要形态,占土壤总吸镉量的53.3%~64.4%,其次为Fe和Mn氧化物结合态镉,占28.4%~32.8%,有机物及硫化物结合态镉和残渣态镉所占比例较少,占7.2%~15.7%。同时,土壤pH值是影响土壤镉吸附容量和镉化学形态的最重要因素。土壤酸化会加剧重金属镉的活化和溶出,提高吸附态镉的生物有效性。     

土壤中镉的赋存形态及生物有效性研究

为研究镉在土壤-植物系统中的赋存形态和生物有效性,以棕壤为供试土壤,添加1、3、8、15、30mg·kg-1等5个不同浓度的外源镉,测定不同浓度和不同处理时间下土壤中镉的存在形态及质量分数。结果表明随外源镉处理浓度的升高,土壤中碳酸盐结合态和有机结合态的镉向交换态、残渣态方向转化,铁锰氧化物结合态变化不大;随处理时间的延长,土壤中交换态和碳酸盐结合态的镉向残渣态、铁锰氧化物结合态和有机结合态方向转化,镉的生物有效性逐渐降低。     

不同镉化合物对土壤Cd形态变化的影响研究

通过室内培养试验,研究了外源添加不同化合物镉1.0mmol/L(CdSO_4、CdCl_2、Cd(NO_3)_2)条件下,连续培养对土壤Cd形态变化的影响。结果表明,初始状态土壤镉主要以残渣态存在,可交换态镉含量较低。外源添加1mmol/L镉化合物处理后(0～70d),镉在土壤中主要以有效态Cd(可交换态+碳酸盐结合态)形式存在,其分配系数达到60%～70%,对环境的影响较大;在CdSO_4处理20d,CdCl_2和CdNO_3处理30d时,外源镉向可交换态和碳酸盐结合态转化幅度最大;对于施入1mmol/L外源镉化合物后,总镉含量在培养周期内,吸附固定程度表现为CdSO_4Cd(NO_3)_2CdCl_2。     

土壤外源镉老化过程中形态变化及影响因素

为研究土壤组分相互作用及老化时间对外源镉(Cd)化学形态的影响,向红壤、褐土及黑土中添加秸秆或秸秆+细菌后施入外源Cd,土壤培养360 d,每120 d取样1次,测定土壤中Cd化学形态及不同类型有机碳和铁氧化物含量,利用多元线性逐步回归方法分析影响土壤中Cd老化的因素。结果显示:3种土壤中离子交换态Cd含量均最高,红壤和黑土中离子交换态Cd含量超过总Cd含量的50%;秸秆、秸秆+细菌添加处理降低了褐土中碳酸盐结合态Cd含量,提高了3种土壤中腐殖酸结合态Cd含量;3种土壤中残渣态Cd含量随时间延长逐渐增加,秸秆、秸秆+细菌添加处理促进红壤及黑土中Cd老化的效果更显著。红壤中促进Cd老化的因素为腐殖酸和络合铁,游离铁可促进褐土中Cd的固定,黑土中腐殖酸和非晶型铁对Cd老化起促进作用。     

有机物料对土壤的外源铜和镉形态变化的不同影响

采用盆栽和连续提取法研究稻草和紫云英对土壤外源铜和镉形态分布的不同影响。研究结果表明,添加稻草和紫云英可促进潮土中外源铜逐步向生物有效性较低的紧有机质结合态铜和无定形铁结合态铜转化,降低铜的生物有效性。但添加有机物料对潮土中外源镉形态的影响完全不同。添加稻草和紫云英,在分蘖期可减少潮土交换态镉、提高紧有机质结合态和氧化锰结合态镉。但这种作用并不稳定。随着时间的推移,氧化锰和紧有机质吸附的镉将随着活性锰的还原和紧有机质的分解被释放出来,并向交换态镉转化,提高镉的生物有效性。铜和镉离子与土壤的固相不同的结合能力导致稻草和紫云英对潮土中外源铜、镉形态的再分配过程的影响不同。     

毕节岩溶区坡耕地烟草镉安全评价研究

以贵州省毕节地区岩溶环境烟水配套工程为例,通过实地调查和采样,对烟草地土壤-烟草系统镉进行评价.结果表明,烟草地土壤镉含量0.12～0.67mg·kg-1,平均0.40 mg·kg-1,已遭轻度-中度污染.水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐植酸态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态和残渣态镉分别为0.024、0.100、0.033、0.067、0.096、0.019mg·kg-1和0.016mg·kg-1,其中离子交换态、铁锰结合态和腐植酸态占66%.全镉与水溶态、离子交换态和铁锰结合态,水溶态与离子交换态和碳酸盐结合态,离子交换态与铁锰氧化物结合态显著正相关,揭示了镉形态间的转化关系及其对烟草的潜在影响.烟株上部烟叶镉含量1.04～1.59 mg·kg-1,茎、根中镉残留量为0.2～1.4mg·kg-1,可能与源自K326的主推和示范品种对镉的提取效率高有关.因此,建议采用吸收镉低的烟草品种和合理的差异性水肥管理措施,固定土壤中活性态镉,降低土壤镉向烟株的转移,以保障烟叶品质,同时妥善处理这些农业废弃物以保护环境.     

添加化学改良剂对海南岛砖红壤中铅的化学形态与转化的影响

采用土培试验和连续提取-原子吸收分光光度法,研究了海南岛花岗岩砖红壤中重金属Pb的6种形态(水溶态Pb、交换态Pb、碳酸盐结合态Pb、铁锰氧化物结合态Pb、有机质结合态Pb和残余态Pb)、外源Pb污染对土壤Pb形态的影响以及化学修复剂磷、钙、硫对土壤Pb形态的影响.结果表明,在供试原土壤中,重金属Pb的化学形态以结合态和残余态为主,土壤有效态Pb含量较低,其中:残余态Pb有机质结合态Pb铁锰氧化物结合态Pb碳酸盐结合态Pb交换态Pb水溶态Pb,说明土壤Pb的环境风险较低.当外源Pb以离子态污染土壤时,土壤中6种形态Pb的含量均有明显上升,且随时间推移,外源Pb污染土壤中Pb的化学形态发生了连续变化,有:水溶态Pb和交换态Pb的比例持续下降,碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb的比例持续上升,有机质结合态Pb和残余态Pb的比例则有先升后略有下降再趋于稳定的趋势;土壤中Pb主要以铁锰氧化结合态累积,并有:铁锰结合态Pb残余态Pb有机态Pb碳酸盐结合态Pb交换态Pb水溶态Pb的趋势.向污染土壤施加化学改良剂过磷酸钙、硫化钠和石灰,能显著降低水溶态Pb和交换态Pb的含量,可使有机结合态Pb、碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb含量下降,而残余态Pb有增加的趋势.化学改良剂的加入可使土壤Pb的有效态含量降低、活性下降,从而可抑制重金属Pb由土壤向植物体系的迁移,有利于植物安全生产.     

外源Cd、Pb在薄层黑土中的形态分布及其对小白菜生长的影响

通过盆栽试验,研究了外源镉、铅在土壤中的形态分布及其对小白菜生长的影响。结果表明:随着外源镉、铅浓度的增加,土壤中各形态的镉、铅均呈上升趋势。其中镉、铅均以交换态和碳酸盐结合态增幅较大,交换态、碳酸盐结合态镉、铅所占的百分比均呈现上升趋势;残渣态镉呈锐减趋势。外源镉浓度在0～2mg/kg时,小白菜的鲜重、叶长、干重都略有增加;当镉浓度达5 mg/kg时,小白菜的鲜重、叶长、干重开始下降,当镉浓度达20 mg/kg时与对照相比下降分别为27%、28%和21%。随着外源铅浓度的增加,小白菜的鲜重、叶长、干重在不断下降,当铅浓度达2 000 mg/kg时与对照相比下降分别为43%、38%和35%。     

西宁市不同功能区土壤重金属铬和镍的形态研究

采取Tessier连续提取法对西宁市6个功能区城市土壤中重金属Cr和Ni的形态进行研究.结果表明,西宁市各功能区土壤中Cr和Ni的全量分别是全国土壤几何平均值的2.6～3.2,1.3～2.1倍.各功能区Cr的含量均无显著差异(P＞O.05);Ni的含量表现出矿冶区与风景区和开发区差异显著(P＜0.05),但与其他功能区差异不显著(P＞0.05),并且除矿冶区外其他功能区间也均无显著差异(P＞0.05).Cr的各形态分布趋势为:残渣态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态＞可交换态＞碳酸盐结合态;Ni的各形态分布趋势为:残渣态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态＞碳酸盐结合态＞可交换态.重金属Cr为:不可利用态＞潜在可利用态＞可利用态;重金属Ni为:潜在可利用态＞不可利用态＞可利用态.研究表明土壤中重金属Cr和Ni的生物有效性和潜在生态危害性较大.     

淹水对湖南3种典型水稻土镉的形态分级影响

以湖南外源镉(约1.0 mg/kg)污染的3种典型水稻土即红黄泥、河沙泥和灰泥为研究对象,通过淹水培养试验,研究了淹水前后土壤镉的各级形态变化。结果表明,淹水前,红黄泥田镉主要赋存形态为交换态(35.42%)、有机结合态(31.42%)和残渣态(28.08%);河沙泥田以残渣态为主(41.24%),其次是交换态(29.12%)和有机结合态(26.17%);灰泥田主要形态为有机结合态(68.78%)。淹水后,3种水稻土总体上呈现出交换态镉含量下降,而残渣态镉等升高的规律,交换态镉降幅表现为河沙泥田(60.00%)红黄泥田(45.71%)灰泥田(35.29%),残渣态镉增幅为灰泥田(142.86%)河沙泥田(58.00%)红黄泥田(42.86%),其他形态镉变化不明显。     

土壤质地、pH、有机质含量对镉存在形态的影响及其机理研究

在不同土壤质地、pH、有机质含量条件下,研究镉可交换态含量随时间的变化规律。结果表明,镉添加进土壤后,经过40～60 d可被土壤吸附和固定,并进入稳定状态。随着土壤粘粒占比的增大,土壤中镉可交换态含量显著降低;随着土壤pH的升高,土壤中镉可交换态含量总体呈降低趋势;随着有机质含量的增大,土壤中镉可交换态含量显著降低。     

农田土壤中铅的形态研究及安全风险评价

研究了农田区域中铅矿区土壤中铅的存在形态,发现铅在土壤中的存在形态按含量大小依次为:残渣态、有机结合态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐态、交换态、水溶态.其中,40％以上的铅存在形态具有生物有效性,铅的污染指数远大于1.通过矿区种植卷心菜和茼蒿研究了矿区蔬菜的安全性,结果表明,随着离矿区距离越远,土壤和蔬菜中的铅含量都呈下降趋势,且蔬菜中的铅含量与土壤中的铅浓度呈正相关.蔬菜根的铅含量远高于叶的铅含量,茼蒿较卷心菜高,同时,叶、根的富集系数也相差较大,结果证明,在矿区1 km范围内农田种植的两种蔬菜均不适合食用.     

外源镁对强酸性紫色土壤阳离子交换效应的研究

[目的]为研究外源镁对强酸性紫色土壤阳离子交换效应。[方法]选择重庆地区强酸性紫色土壤为对象,采用1：5的土水比,用10emol（＋）／LMgSO4溶液对土壤进行多次交换处理。[结果]在实验条件下,外源镁能快速取代土壤胶体上吸附的各种盐基离子,但对致酸离子（H＋、A1＋）则难以达到快速、完全取代,经5次交换后,盐基饱和度由46．6％上升至72．4％,土壤pH仅上升0．7个单位;Mg2＋与Ca＋、Na＋的交换分别可以用指数方程Y=14．998e-1．4849x（R2=0．9938）、二次方程Y=0．011 1x2-0．1005x＋0．233（R‘=0．986）进行很好地拟合;Mg“与K’的交换后期明显表现出有部分土壤次生黏土矿物层间固定的K’会被交换出来,导致被交换出的K’总量增加。[结论]在无酸碱中和的条件下,外源钱可以改变土壤胶体盐基离子的构成,但对于改良强酸性土壤并无实际意义,反之,过量的外源镁还可能造成土壤其他盐基离子的损失。     

氮肥对茶园土壤氟赋存形态及转化的影响

为研究不同水平氮肥对茶园土壤氟赋存形态及转化的影响,以皖南十字铺茶场红黄壤茶园0~15 cm土壤为对象,设置N0P0K0(CK)、N0P1K1(N0)、N1P1K1(N1)、N2P1K1(N2)、N3P1K1(N3) 5个处理,进行了室内盆钵培养试验,通过分析施肥10、20、30、50、70、90 d后土壤水溶态氟、交换态氟、铁锰结合态氟、有机结合态氟含量、铵态氮含量、土壤pH值,研究施肥对茶园土壤氟赋存形态及转化的影响。结果表明:与CK相比,氮肥与磷钾混施(N1、N2、N3)在短期内(10 d或20 d)使土壤水溶态氟含量降低,交换态氟、铁锰结合态氟、有机结合态氟含量增加,20 d之后土壤水溶态氟增加,交换态氟、铁锰结合态氟、有机结合态氟含量降低,对水溶态氟、交换态氟的影响效果随时间增加而增加,一般施氮量越大影响效果越明显;土壤水溶态氟含量与氮肥施用量成中度正相关,交换态氟与氮肥施用量成中、高度负相关;土壤水溶态氟含量与pH值成极显著高度负相关,交换态氟含量与pH值成极显著高、中度正相关。因此,氮肥在土壤中的转化过程改变了土壤环境pH值,从而影响土壤氟的形态转化和有效性。     

氯离子对玉米累积镉的影响

[目的]氯离子能与土壤中的金属镉离子产生络合反应。土壤络合作用抑制镉在作物体内的毒害效应。研究镉胁迫下不同浓度的Cl-对玉米生长和累积镉能力的有效性。[方法]模拟镉污染土壤盆栽玉米,当玉米长至2片真叶时,添加不同浓度的Cl-,培养2个月后收获,测定玉米形态、生物量和镉氯含量指标。[结果]不同Cl-浓度处理后,玉米数量性状、生物量和镉的累积差异较显著,当Cl-浓度为200 mg/kg时,玉米株高和根长与对照相比分别从67.00和20.26 cm增加到81.33和31.67 cm,地上部与地下部生物量分别从38.39和7.38 mg/kg增加到69.10和25.17 mg/kg,玉米地上部和地下部累积镉的含量分别从30.47和20.57 mg/kg下降到22.50和7.11 mg/kg,累积Cl-含量分别从1.24和1.23 mg/kg下降到0.72和0.04 mg/kg,玉米地下部体内Cl-与Cd含量的相关系数达到0.893（P〈0.05）。[结论]在土培试验条件下,一定浓度范围内的Cl-与镉的配合作用可以降低玉米对镉的吸收。